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Redis——事务，锁机制，秒杀案例 ！！！！

news 来源：原创 2024/5/20 5:36:42

Redis——事务，锁机制，秒杀案例

10.1. Redis的事务定义

Redis事务是一个单独的隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。
Redis事务的主要作用就是串联多个命令防止别的命令插队。

10.2. Multi、Exec、discard

从输入Multi命令开始，输入的命令都会依次进入命令队列中，但不会执行，直到输入Exec后，Redis会将之前的命令队列中的命令依次执行。组队的过程中可以通过discard来放弃组队。
在这里插入图片描述
举例：

组队成功，提交成功
在这里插入图片描述
组队阶段报错，提交失败
在这里插入图片描述

组队成功，提交有成功有失败情况
在这里插入图片描述

10.3. 事务的错误处理

组队中某个命令出现了报告错误，执行时整个的所有队列都会被取消。
在这里插入图片描述
如果执行阶段某个命令报出了错误，则只有报错的命令不会被执行，而其他的命令都会执行，不会回滚。
在这里插入图片描述

10.4. 为什么要做成事务

想想一个场景：有很多人有你的账户,同时去参加双十一抢购

10.5. 事务冲突的问题

10.5.1. 例子

一个请求想给金额减8000
一个请求想给金额减5000
一个请求想给金额减1000

在这里插入图片描述

10.5.2. 悲观锁

在这里插入图片描述
悲观锁(Pessimistic Lock), 顾名思义，就是很悲观，每次去拿数据的时候都认为别人会修改，所以每次在拿数据的时候都会上锁，这样别人想拿这个数据就会block直到它拿到锁。传统的关系型数据库里边就用到了很多这种锁机制，比如行锁，表锁等，读锁，写锁等，都是在做操作之前先上锁。

10.5.3. 乐观锁

在这里插入图片描述
乐观锁(Optimistic Lock), 顾名思义，就是很乐观，每次去拿数据的时候都认为别人不会修改，所以不会上锁，但是在更新的时候会判断一下在此期间别人有没有去更新这个数据，可以使用版本号等机制。乐观锁适用于多读的应用类型，这样可以提高吞吐量。Redis就是利用这种check-and-set机制实现事务的。

10.5.4. WATCH key [key …]（实现乐观锁）

在执行multi之前，先执行watch key1 [key2],可以监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前这个(或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

10.5.5. unwatch

取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
如果在执行 WATCH 命令之后，EXEC 命令或DISCARD 命令先被执行了的话，那么就不需要再执行UNWATCH 了。

10.6. Redis事务三特性

单独的隔离操作

  • 事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断。

没有隔离级别的概念

  • 队列中的命令没有提交之前都不会实际被执行，因为事务提交前任何指令都不会被实际执行

不保证原子性

  • 事务中如果有一条命令执行失败，其后的命令仍然会被执行，没有回滚

11. Redis_事务_秒杀案例

11.1. 解决计数器和人员记录的事务操作

在这里插入图片描述

package com.atguigu;

import java.io.IOException;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;

import org.apache.commons.pool2.impl.GenericObjectPoolConfig;
import org.slf4j.LoggerFactory;

import ch.qos.logback.core.rolling.helper.IntegerTokenConverter;
import redis.clients.jedis.HostAndPort;
import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisCluster;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;
import redis.clients.jedis.ShardedJedisPool;
import redis.clients.jedis.Transaction;

/**
 *
 */
public class SecKill_redis {

	public static void main(String[] args) {
		Jedis jedis =new Jedis("192.168.44.168",6379);
		System.out.println(jedis.ping());
		jedis.close();
	}

	//秒杀过程
	public static boolean doSecKill(String uid,String prodid) throws IOException {
		//1 uid和prodid非空判断
		if(uid == null || prodid == null) {
			return false;
		}

		//2 连接redis
		//Jedis jedis = new Jedis("192.168.44.168",6379);
		//通过连接池得到jedis对象
		JedisPool jedisPoolInstance = JedisPoolUtil.getJedisPoolInstance();
		Jedis jedis = jedisPoolInstance.getResource();

		//3 拼接key
		// 3.1 库存key
		String kcKey = "sk:"+prodid+":qt";
		// 3.2 秒杀成功用户key
		String userKey = "sk:"+prodid+":user";

		//监视库存
		jedis.watch(kcKey);

		//4 获取库存，如果库存null，秒杀还没有开始
		String kc = jedis.get(kcKey);
		if(kc == null) {
			System.out.println("秒杀还没有开始，请等待");
			jedis.close();
			return false;
		}

		// 5 判断用户是否重复秒杀操作
		if(jedis.sismember(userKey, uid)) {
			System.out.println("已经秒杀成功了，不能重复秒杀");
			jedis.close();
			return false;
		}

		//6 判断如果商品数量，库存数量小于1，秒杀结束
		if(Integer.parseInt(kc)<=0) {
			System.out.println("秒杀已经结束了");
			jedis.close();
			return false;
		}

		//7 秒杀过程
		//使用事务
		Transaction multi = jedis.multi();

		//组队操作
		multi.decr(kcKey);
		multi.sadd(userKey,uid);

		//执行
		List<Object> results = multi.exec();

		if(results == null || results.size()==0) {
			System.out.println("秒杀失败了....");
			jedis.close();
			return false;
		}

		//7.1 库存-1
		//jedis.decr(kcKey);
		//7.2 把秒杀成功用户添加清单里面
		//jedis.sadd(userKey,uid);

		System.out.println("秒杀成功了..");
		jedis.close();
		return true;
	}
}

11.2. Redis事务–秒杀并发模拟

使用工具ab模拟测试（ab的全称是Apache Benchmark。用于测试HTTP服务器的性能。ab命令会创建很多的并发访问连接，使用多线程模拟多个访问者同时对某一URL地址进行访问。支持http和https。代码是C语言书写的。）
CentOS6 默认安装
CentOS7需要手动安装

11.2.3. 测试及结果

ab -n 2000 -c 200 -k -p ~/postfile -T application/x-www-form-urlencoded http://192.168.2.115:8081/Seckill/doseckill

-n是指两千个请求 -c是指有200是并发操作 -p接当前目录，里面存储的是内容， -T是提交的类型

结果：

  • 会出现并发问题，商品没了还会出现能抢到商品的情况。(超卖问题)
  • 还会出现连接超时问题

11.3. 超卖问题

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

11.4. 利用乐观锁（事务）淘汰用户，解决超卖问题。

在这里插入图片描述

//增加乐观锁
jedis.watch(qtkey);
 
//3.判断库存
String qtkeystr = jedis.get(qtkey);
if(qtkeystr==null || "".equals(qtkeystr.trim())) {
System.out.println("未初始化库存");
jedis.close();
return false ;
}
 
int qt = Integer.parseInt(qtkeystr);
if(qt<=0) {
System.err.println("已经秒光");
jedis.close();
return false;
}
 
//增加事务
Transaction multi = jedis.multi();
 
//4.减少库存
//jedis.decr(qtkey);
multi.decr(qtkey);
 
//5.加人
//jedis.sadd(usrkey, uid);
multi.sadd(usrkey, uid);
 
//执行事务
List<Object> list = multi.exec();
 
//判断事务提交是否失败
if(list==null || list.size()==0) {
System.out.println("秒杀失败");
jedis.close();
return false;
}
System.err.println("秒杀成功");
jedis.close();

在这里插入图片描述

但是又出现一个新的问题：库存会遗留，明明抢商品的人比商品的数量多，但是商品还是会剩余

原因：就是乐观锁导致很多请求都失败。先点的没秒到，后点的可能秒到了。

在这里插入图片描述

11.5. 解决库存遗留问题

11.5.1. LUA脚本

在这里插入图片描述
Lua 是一个小巧的脚本语言，Lua脚本可以很容易的被C/C++ 代码调用，也可以反过来调用C/C++的函数，Lua并没有提供强大的库，一个完整的Lua解释器不过200k，所以Lua不适合作为开发独立应用程序的语言，而是作为嵌入式脚本语言。
很多应用程序、游戏使用LUA作为自己的嵌入式脚本语言，以此来实现可配置性、可扩展性。
这其中包括魔兽争霸地图、魔兽世界、博德之门、愤怒的小鸟等众多游戏插件或外挂。
https://www.w3cschool.cn/lua/

11.5.2. LUA脚本在Redis中的优势

  • 将复杂的或者多步的redis操作，写为一个脚本，一次提交给redis执行，减少反复连接redis的次数。提升性能。
  • LUA脚本是类似redis事务，有一定的原子性，不会被其他命令插队，可以完成一些redis事务性的操作。
  • 但是注意redis的lua脚本功能，只有在Redis 2.6以上的版本才可以使用。
  • 利用lua脚本淘汰用户，解决超卖问题。
  • redis 2.6版本以后，通过lua脚本解决争抢问题，实际上是redis 利用其单线程的特性，用任务队列的方式解决多任务并发问题。
    在这里插入图片描述

11.5.3. 连接超时，通过连接池解决

在这里插入图片描述

11.5.4. 连接池

节省每次连接redis服务带来的消耗，把连接好的实例反复利用。
通过参数管理连接的行为
代码见项目中

  • 链接池参数
    • MaxTotal：控制一个pool可分配多少个jedis实例，通过pool.getResource()来获取；如果赋值为-1，则表示不限制；如果pool已经分配了MaxTotal个jedis实例，则此时pool的状态为exhausted。
    • maxIdle：控制一个pool最多有多少个状态为idle(空闲)的jedis实例；
    • MaxWaitMillis：表示当borrow一个jedis实例时，最大的等待毫秒数，如果超过等待时间，则直接抛JedisConnectionException；
    • testOnBorrow：获得一个jedis实例的时候是否检查连接可用性（ping()）；如果为true，则得到的jedis实例均是可用的；
package com.atguigu;

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

public class JedisPoolUtil {
	private static volatile JedisPool jedisPool = null;

	private JedisPoolUtil() {
	}

	public static JedisPool getJedisPoolInstance() {
		if (null == jedisPool) {
			synchronized (JedisPoolUtil.class) {
				if (null == jedisPool) {
					JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();
					poolConfig.setMaxTotal(200);
					poolConfig.setMaxIdle(32);
					poolConfig.setMaxWaitMillis(100*1000);
					poolConfig.setBlockWhenExhausted(true);
					poolConfig.setTestOnBorrow(true);  // ping  PONG
				 
					jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "192.168.44.168", 6379, 60000 );
				}
			}
		}
		return jedisPool;
	}

	public static void release(JedisPool jedisPool, Jedis jedis) {
		if (null != jedis) {
			jedisPool.returnResource(jedis);
		}
	}

}

总结：

  • 简单版 ，点10次，正常秒杀

  • 使用工具ab模拟并发测试，会出现超卖情况。查看库存会出现负数。

  • 第二版：加事务-乐观锁(解决超卖),但出现遗留库存和连接超时

  • 第三版：连接池解决超时问题

  • 第四版：解决库存依赖问题，LUA脚本

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